连作条件下间作模式对当归生长特性和产量的影响

王田涛，王琦，王惠珍，张恩和＊

（1.甘肃省干旱生境作物学重点实验室，甘肃 兰州730070；2.甘肃农业大学农学院，甘肃 兰州730070；3.甘肃农业大学草业学院，甘肃 兰州730070；4.甘肃中医学院，甘肃 兰州730000）

近些年，我国人工栽培药材产量约占药材供应总量的40%，但60%人工栽培根类药材连作障碍问题较为突出，人工栽培根类药材如当归（Angelica sinensis）、人参（Panax ginseng）、三七（Panax notoginseng）、西洋参（Panax quinguefolium）、地黄（Rehmannia glutinosa）、丹参（Savia miltiorrhiza）、贝母（Bulbus Fritillaria）、桔梗（Platycodon grandiforus）等［1］。当归是伞形科（Umbelliferae）当归属（Angelica）多年生草本植物，是常用大宗中药材之一，有“十药九归”之称［2］。甘肃省岷县是我国当归主产区，甘肃岷县年当归栽培面积和产量均占全国90%以上［3］。当归是典型忌连作植物，地域性很强，当归产区早已出现连作障碍等问题。当归连作种植易造成根际环境恶劣、麻口病和根腐病等病害的发生与流行，如果麻口病发病率为50%左右，药农年经济损失将达到30%～58%，甚至达到60%以上［4］。施用化肥和喷施农药是农民增加当归产量和减轻病虫害发生的重要措施，但施用化肥和喷施农药导致当归质量下降，优等归和特等归的出成率明显下降，当归药用和经济价值降低，不仅给药农造成巨大经济损失，而且严重影响当地药材的声誉［5］。

间套种植利用不同作物在空间分布和养分需求等方面进行优势互补，有效利用光照、水分、养分等来获得作物增产，在防控病虫害、抑制杂草、改善作物品质等方面比单作系统更加有效［6，7］。研究证明，轮作和间套作是克服作物连作障碍的有效和根本途径［8，9］。用豆科牧草与禾本科作物轮作既可以增加牧草和作物的产量及经济效益，又可以改善土壤环境和缓解作物连作障碍［10］。用番茄（Solanum lycopersicum）、玉米（Zea mays）和小麦（Triticum aestivum）是棉田的较好前茬作物［11］。在连作花生（Arachis hypogaea）田上，花生／茅苍术（Atractylodes lancea）和花生／京大戟（Euphorbia pekinensis）的花生产量比花生连作分别增加39%和35%［12］。甘肃省岷县药农常用小麦、蚕豆（Vicia faba）、马铃薯（Solanum tuberosum）、油菜（Brassica campestris）等作物与当归倒茬轮作，从而减缓当归连作障碍。轮作虽能缓解当归连作障碍，但由于当归适生范围较窄和耕地面积较小，轮作种植模式不能满足国内外对当归日益增长的需求［13］，间作是减缓当归连作障碍重要技术之一。

本研究通过大田间作种植试验，研究连作条件下不同间作模式对当归生长发育和产量形成的影响，探讨不同间作模式对当归连作障碍的生态修复效应，从而为缓解当归连作障碍和提高当归产量和质量提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2011年4－10月在甘肃省岷县寺沟乡白土坡村（103°40′E，34°22′N）进行。该区地处青藏高原边缘，属高寒阴湿区，平均海拔2 500m，年均降水量582mm，7－9月降水量约占全年降水量的54.9%，年潜在蒸发量1 158.1mm，年均气温5℃，7月份平均气温16℃，1月份平均气温－6.9℃，≥0℃的年积温2 593.5℃。全年无霜期108d，年平均日照时数2 214.9h，年平均相对湿度68%。试验地为河谷台地，土壤为黑麻土，土壤含有机质9.74%，土壤肥力均匀，地势平坦，土层深度80～120cm。移栽当归时0～20和20～40cm土壤含水量分别为6.92%和11.76%。

1.2 试验设计

选择连续2年种植当归的大田作为试验地。试验采用完全随机区组设计，试验设当归／小麦、当归／大蒜（Allium sativum）、当归／燕麦（Avena sativa）、当归／蚕豆、当归／油菜和当归单作共6个处理，3次重复，小区面积为18m2（3m×6m），小区间保护行宽0.5m。平地上起垄，垄宽80cm，沟宽20cm，每小区3垄和2沟，采用黑色普通地膜覆垄［14］。当归单作种植方式为：垄作为种植区，沟作为排水区，每垄种植4行当归，行距20cm，株距25cm，每垄种植96穴，每穴2株；当归／油菜种植方式为：每垄种植3行当归，行距20cm，株距25cm，每垄种植72穴，每穴2株，每2行当归间种植1行油菜，油菜株距16cm；当归／蚕豆种植方式为：每垄种植2行当归，行距20cm，株距25cm，每垄种植48穴，每穴2株，每2行当归间种植1行蚕豆，蚕豆株距20cm；当归／大蒜种植方式与当归／油菜种植方式类似，大蒜株距25cm；当归／小麦种植方式与当归／蚕豆种植方式相似，小麦株距20cm；当归／燕麦种植方式与当归／小麦种植方式类似，燕麦株距20cm。

1.3 种植管理

当归、油菜、大蒜、小麦、燕麦和蚕豆品种分别为岷归1号、陇油10号、紫皮大蒜、定西38号、定莜8号和临蚕5号，当归种苗由岷县中药材生产技术指导站提供，其他作物种子购自岷县种子站。根据当地农民施基肥经验，各处理一次性施相同基肥，有机肥、纯氮（碳铵，氮含量为16.8%）、纯P（过磷酸钙，含P2O5为46%）和纯K（硫酸钾，含K2O为50%）施用量分别为45 000，220，41和39kg／hm2，基肥于栽植前翻入土壤，在当归和其他作物生育期不再追肥。选择当归苗重1g、芦头茎粗0.5cm左右，且生长健壮和茎芽完好的种苗作为移栽苗，于2011年4月4日移栽，移栽后覆土。于2011年4月5日播种其他作物，播种后覆土。于2011年7月7日统计当归抽薹率，当归抽薹率统计后，用剪刀齐地剪除地上部。当归、油菜、大蒜、小麦、燕麦和蚕豆的收获时间分别为10月24日、7月7日、8月30日、8月15日、8月20日和8月20日。当归和其他作物生育期采用手工除草。

1.4 测定项目和方法

统计当归出苗率和抽薹率日期为2011年7月7日。当归苗期（7月7日）、根膨大期（9月10日）、收获期（10月24日）取当归样10株，分别测定株高、地上鲜干重、地下鲜干重、根长和根茎粗。为了不影响当归收获期产量和种植密度，每小区选择距垄头0.5m地方集中采样，当归收获期测定产量时除去该采样面积。当归收获期统计麻口病，测定当归主根长和当归鲜重，然后当归室内风干，测定当归干重，并按卫生部颁《七十六种药材商品规格标准》对当归进行等级分类。

1.5 数据分析

采用SPSS 13.0与Excel 2010软件进行方差分析和显著性检验；方差分析多重比较用Duncan法（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 间作模式对当归出苗率和抽薹率的影响

间作处理的当归出苗率均高于当归单作，处理当归出苗率次序是当归／大蒜＞当归／油菜＞当归／小麦＞当归／燕麦＞当归／蚕豆＞当归单作，但处理间出苗率差异不显著（表1）。当归／油菜的当归抽薹率显著高于当归／燕麦、当归／大蒜和当归／小麦，当归单作的当归抽薹率与当归／蚕豆、当归／燕麦、当归／大蒜和当归／小麦间相差不显著，各处理当归抽薹率次序是当归／小麦＜当归／大蒜＜当归／燕麦＜当归单作＜当归／蚕豆＜当归／油菜。从提高当归出苗率和降低抽薹率方面考察，当归／大蒜、当归／小麦和当归／燕麦处理较好。

2.2 间作模式对当归株高的影响

间作模式在当归不同生育时期对当归株高生长具有促进或抑制作用（表2）。在当归苗期，当归／大蒜和当归／蚕豆的当归株高显著高于当归单作和当归／油菜，当归／大蒜与当归／蚕豆、当归单作与当归／油菜、当归／小麦与当归／燕麦处理间差异不显著。各处理当归株高次序是当归／大蒜＞当归／蚕豆＞当归／燕麦＞当归／小麦＞当归单作＞当归／油菜；在根膨大期，当归单作、当归／大蒜和当归／蚕豆的当归株高显著高于当归／油菜和当归／小麦，当归／油菜和当归／小麦的当归株高显著高于当归／燕麦，当归单作、当归／大蒜与当归／蚕豆、当归／油菜与当归／小麦处理间差异不显著。各处理当归株高次序是当归／大蒜＞当归单作＞当归／蚕豆＞当归／油菜＞当归／小麦＞当归／燕麦。在当归苗期和根膨大期，当归／大蒜的当归株高比当归单作分别提高14.90%和2.71%，说明当归／大蒜可以促进当归植株高度生长，株高越高，茎叶量越大，植株的茎和叶有利于光合，从而增加植株地下生物量。当归和高秆作物（如小麦和燕麦）间作对当归生长具有明显抑制作用，高秆作物遮光明显阻碍当归光合作用。

表1 间作模式对当归出苗和抽薹的影响Table 1 Effect of intercropping patterns on emergence rate and bolting percentage of A.sinensis %

表2 间作模式对不同生育时期当归株高的影响Table 2 Effect of intercropping patterns on plant height of A.sinensis at different growth stages cm

2.3 间作模式对当归根茎粗的影响

根茎粗是对药材质量分级和衡量药材质量的重要指标［15］。在当归苗期，当归／大蒜的当归根茎粗显著高于当归单作（表3），当归单作的当归根茎粗显著高于当归／蚕豆、当归／小麦和当归／油菜，当归／蚕豆、当归／小麦和当归／油菜的当归根茎粗显著高于当归／燕麦，各处理当归根茎粗次序是当归／大蒜＞当归单作＞当归／蚕豆＞当归／小麦＞当归／油菜＞当归／燕麦；在当归根膨大期，当归／大蒜和当归单作的当归根茎粗显著高于当归／油菜，当归／油菜的当归根茎粗显著高于当归／蚕豆，当归／蚕豆的当归根茎粗显著高于当归／燕麦，当归／大蒜与当归单作、当归／小麦与当归／油菜和当归／蚕豆的相差不显著，各处理当归根茎粗次序是当归／大蒜＞当归单作＞当归／油菜＞当归／小麦＞当归／蚕豆＞当归／燕麦；在当归收获期，当归／大蒜的当归根茎粗显著高于当归／小麦、当归／蚕豆、当归／油菜和当归单作，当归／小麦、当归／蚕豆、当归／油菜和当归单作的当归根茎粗显著高于当归／燕麦，当归／小麦与当归／蚕豆、当归／油菜和当归单作的相差不显著，各处理当归根茎粗次序是当归／大蒜＞当归／蚕豆＞当归／小麦＞当归单作＞当归／油菜＞当归／燕麦。

在苗期、根膨大期和收获期，当归／大蒜的当归根茎粗高于当归单作处理，其他间作的当归根茎粗低于当归单作，当归／大蒜的根茎粗比当归单作处理分别提高12.26%，4.80%和24.38%，说明当归／大蒜处理可以有效提高当归的根茎粗，进而提高当归等级，提高当归经济产量和效益。

表3 间作模式对当归根茎粗的影响Table 3 Effect of intercropping patterns on root stem diameter of A.sinensis cm

2.4 间作模式对当归地上和地下部分干物质重的影响

在当归苗期，当归／大蒜的地上部干物质显著高于当归单作（表4），当归单作的地上部干物质重显著高于当归／蚕豆，当归／蚕豆的地上部干物质重显著高于当归／油菜和当归／燕麦，当归／小麦的地上部干物质重显著高于当归／燕麦，当归／小麦与当归／蚕豆、当归／燕麦与当归／油菜之间相差不显著，各处理的地上部干物质重次序是当归／大蒜＞当归单作＞当归／蚕豆＞当归／小麦＞当归／油菜＞当归／燕麦；在当归根膨大期，当归／大蒜的地上部干物质重显著高于当归／油菜和当归单作，当归／油菜和当归单作的地上部干物质重显著高于当归／蚕豆和当归／小麦，当归／蚕豆和当归／小麦的地上部干物质重显著高于当归／燕麦，当归单作与当归／油菜、当归／蚕豆与当归／小麦相差不显著，各处理地上部干物质次序是当归／大蒜＞当归单作＞当归／油菜＞当归／蚕豆＞当归／小麦＞当归／燕麦。在当归生长苗期，当归／大蒜的地下部干物质重显著高于当归单作，当归单作的地下部干物质重显著高于当归／蚕豆、当归／小麦和当归／油菜，当归／蚕豆、当归／小麦和当归／油菜的地下部干物质重显著高于当归／燕麦，当归／蚕豆与当归／小麦和当归／油菜相差不显著，各处理地下部干物质次序是当归／大蒜＞当归单作＞当归／蚕豆＞当归／小麦＞当归／油菜＞当归／燕麦。在当归根膨大期，当归／大蒜的地下部干物质重显著高于当归单作，当归单作的地下部干物质重显著高于当归／油菜和当归／蚕豆，当归／油菜和当归／蚕豆的地下部干物质重显著高于当归／小麦，当归／小麦的地下部干物质重显著高于当归／燕麦，当归／油菜与当归／蚕豆之间相差不显著，各处理地下部干物质重次序是当归／大蒜＞当归单作＞当归／油菜＞当归／蚕豆＞当归／小麦＞当归／燕麦。在当归收获期，当归／大蒜的地下部干物质重显著高于当归／蚕豆，当归／蚕豆的地下部干物质重显著高于当归单作和当归／小麦，当归单作的地下部干物质重显著高于当归／燕麦，当归／油菜与当归／蚕豆和当归单作、当归／小麦与当归单作相差不显著，各处理地下部干物质重次序是当归／大蒜＞当归／蚕豆＞当归／油菜＞当归单作＞当归／小麦＞当归／燕麦。

在当归苗期和根膨大期，当归／大蒜的地上部干物质重比当归单作处理分别提高31.51%和21.28%。在当归苗期、根膨大期和收获期，当归／大蒜的地下部干物质重比当归单作处理分别提高25.00%，36.65%和54.75%。在当归各生育时期，当归／燕麦和当归／小麦的地上部干物质重和地下部干物质重最小，说明燕麦和小麦与当归间作对当归生长具有抑制作用。燕麦和小麦属于高秆和禾本科作物，高茎秆遮阴降低当归光合作用，同时禾本科作物对土壤肥料吸收较多，不利于当归的地上部干物质和地下部干物质积累。

2.5 间作模式对当归产量、等级和麻口病的影响

麻口病严重影响当归产量和质量，当归麻口病防治对当归生产和产业发展具有重要意义。当归／油菜和当归／蚕豆的当归麻口病发病率显著低于当归／大蒜，当归／大蒜的当归麻口病发病率显著低于当归单作和当归／小麦，当归／小麦与当归／燕麦和当归单作、当归／油菜与当归／蚕豆差异不显著（表5）。各间作模式均可降低当归麻口病发病率，当归／油菜、当归／蚕豆、当归／大蒜、当归／小麦和当归／燕麦的当归麻口病发病率分别比当归单作降低46.05%，43.31%，25.24%，2.34%和12.82%，各处理当归麻口病发病率次序是当归单作＞当归／小麦＞当归／燕麦＞当归／大蒜＞当归／蚕豆＞当归／油菜，其中当归／油菜与当归／蚕豆对防治当归麻口病效果最好。

当归主根长反映当归药学外部特征，是当归等级和品质评价指标之一。当归／油菜、当归／蚕豆、当归／大蒜、当归／小麦和当归单作的当归主根长显著高于当归／燕麦，当归／油菜与当归／蚕豆、当归／大蒜、当归／小麦和当归单作之间相差不显著，当归／油菜、当归／蚕豆、当归／大蒜、当归／小麦和当归单作的当归主根长比当归／燕麦分别提高19.19%，17.88%，20.45%，22.09%和24.93%。

通常采用物理和化学方法建立当归标准。甘肃省岷县当归标准根据大小、形状、颜色、香味及杂质等进行分级。根据卫生部颁《七十六种药材商品规格标准》对当归进行分级，分级结果见表5。当归／大蒜的一等归出成率显著高于当归／蚕豆、当归／油菜和当归单作，当归／蚕豆、当归／油菜和当归单作的一等归出成率显著高于当归／小麦，当归／小麦的一等归出成率显著高于当归／燕麦，当归／蚕豆与当归／油菜和当归单作相差不显著，各处理一等归出成率次序是当归／大蒜＞当归／蚕豆＞当归单作＞当归／油菜＞当归／小麦＞当归／燕麦。不同处理间二等归出成率均差异显著，各处理二等归出成率次序是当归／小麦＞当归／蚕豆＞当归单作＞当归／大蒜＞当归／油菜＞当归／燕麦。各处理三等归出成率和四等归出成率次序是当归／燕麦＞当归／油菜＞当归单作＞当归／小麦＞当归／蚕豆＞当归／大蒜。当归／大蒜的一等归出成率和二等归出成率比当归单作分别提高118.62%和27.81%，三等归出成率比当归单作下降630.95%，四等归出成率比当归单作下降4.84个百分点。

表4 间作模式对当归地上和地下部分干物质重的影响Table 4 Effect of intercropping patterns on dry matter of root and shoot of A.sinensis g

表5 间作模式对当归产量和麻口病发病率的影响Table 5 Effect of intercropping patterns on A.sinensis yield and Ditylenchus destructor incidence

3 讨论与小结

连作障碍是植物、土壤、微生物3个系统内诸多因素相互综合作用的结果，其原因错综复杂［15］。不同的药用植物的品种，药用部位和栽培条件产生连作障碍原因不同［16］。泷岛［17］将引起连作障碍原因归结总结为土壤养分亏缺、土壤反应异常、土壤理化性状恶化、植物的有害物质和土壤微生物变化。一般来说，持续单作会引起土壤细菌数量和多样性减少，导致霉菌数量的增加和真菌种类的减少［18－22］，尤其当归连作效果更加明显。多样性种植（轮作、间作、休闲等）是治理作物连作障碍行之有效的方法，但多数研究停留在作物与作物之间和林果树与作物之间，采用作物与药用植物进行间套作解决药用植物连作障碍报道较少。合理间套作是恢复土壤肥力和减少病虫害的重要措施之一［23］。品种间套作和混栽对土传病害具有防治效果［24，25］。大蒜与油菜间作减轻大蒜白腐病发生［26］。金盏花（Cymbopogon citrat）与番茄间作抑制番茄早疫病病原菌孢子萌发，从而减轻番茄早疫病危害［27］；谢慧等［20］通过盆栽试验表明，茅苍术、京大戟、黄姜（Dioscorea zingiberensis）、半夏（Pinellia tuber）和阔叶麦冬（Radix Liriopis Platyphyllae）5种药用植物与花生套种可以有效调节土壤微生物定向发展，对改善连作土壤营养状况均有一定的促进作用。戴传超等［28］通过盆栽试验表明，茅苍术和京大戟与花生间作均可以调节连作土壤微生物区系，促进花生生长和提高花生产量。大量研究表明大蒜有较好抑菌防病效果［29，30］，大蒜／油菜增大油菜行距，改善田间通风透光条件，油菜植株发育良好，促使油菜增产，且对油菜霜霉病和菌核病均具有明显的防治效果［31］。大蒜／西瓜（Citrullus lanatus）促进西瓜生长，株高、叶片数、干物重和叶绿素含量，同时显著提高西瓜总根长、根体积、根干重、根冠比和根系活性［32］。张新慧［4］通过盆栽试验表明，当归／大蒜对当归出苗和出苗率没有明显影响，但当归／大蒜的当归产量比连茬单作增加52.77%，而麻口病发病率降低25.01%。本研究通过大田试验表明，各间作模式对当归出苗和抽薹率有一定的影响，但影响不显著；当归／大蒜的当归产量比当归单作增加33.47%，麻口病发病率降低25.24%。当归／燕麦对当归株高、根茎粗、主根长、产量、一二等归出成率、地上及地下干物质累积均具有较大抑制作用。燕麦属于高秆和禾本科作物，高茎秆遮阴降低当归光合作用，同时禾本科作物对土壤肥料吸收较多，不利于当归的地上部干物质和地下部干物质积累，使当归／燕麦的当归生长特性和干物质积累明显低于当归单作。

本研究的目的在于寻找到最适合当归间作的作物。在各生育期，当归／大蒜的当归株高明显高于当归单作。在当归苗期和根膨大期，当归／大蒜的当归地上部干物质重比单作当归分别高31.51%和21.28%；在当归苗期、根膨大期和收获期，当归／大蒜的当归地下部干物质重比单作当归分别高25.00%，36.65%和54.75%。在苗期、根膨大期和收获期，当归／大蒜的当归根茎粗分别比单作当归提高12.26%，4.80%和24.38%。当归／大蒜的一等归出成率和二等归出成率比当归单作分别提高118.62%和27.82%。当归／大蒜的当归产量（1 946.53 kg／hm2）比当归／油菜、当归／蚕豆、当归／小麦、当归／燕麦和当归单作分别提高67.29%，143.31%，207.57%，683.06%和34.71%。各间作模式均可以降低当归麻口病发病率，其中当归／油菜与当归／蚕豆对防治当归麻口病效果最好。综合考虑，当归／大蒜可以有效促进当归生长，提高当归产量和当归等级，有效减缓当归连作障碍问题，是克服当归连作障碍的新型间作模式。

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